以六-和八氰合金属盐官能化的支承膜,其制备方法和使用其的分离方法_4

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12-48 小时,例如24小时。
[0204] 在接触之后,该膜通常例如使用蒸馏水或者超纯水进行冲洗,例如1小时的持续 时间,该持续时间在动态模式和静态中是相同的。
[0205] 完成这种第一步后,因此获得通过有机基团(如乙二胺基团(参见图2))官能化 的滤膜,和任选的以所述有机基团官能化的支承体。
[0206] 随后在第二步骤中,使具有CN配体的金属配位聚合物的纳米颗粒(具有CN配体 的金属配位聚合物)在该滤膜的表面上,在该滤膜的孔隙的内部,和任选地在该膜支承体 的孔隙的内部进行生长。
[0207] 这种生长在两个连续步骤中进行实施,任选地进行重复。
[0208] 通过使该滤膜(在其表面和其孔隙的内部结合了该有机接枝体)和该支承体(在 其孔隙内部任选地结合了该有机接枝体)与包含通常呈金属盐形式的M n+离子(参见图1 和3)的溶液接触来开始。
[0209] 这种溶液是在溶剂中的溶液,溶剂通常选自水,醇如甲醇,和它们的混合物,例如 水和一种或多种醇的混合物。
[0210] 优选的溶剂是超纯水。
[0211] 在这种溶液中包含的金属盐是这样的盐,其金属通常选自能产生这种金属的不可 溶的氰基金属盐(如这种金属的六氰合高铁酸盐)的金属。
[0212] 这种金属可以选自所有的过渡金属例如选自铜、钴、锌、镍、铁等等。该Mn+离子因 此可以选自?6 2+、附2+、?63+、(:〇2+、(:112+和211 2+离子。
[0213] 该金属盐可以例如是这些金属M之一的硝酸盐、硫酸盐、氯化物、乙酸酯、四氟硼 酸盐、任选地水合的。
[0214] 例如它可以是在附图3的情况中的四氟硼酸铜。
[0215] 该金属盐在该溶液中的浓度优选地是0· 01-lmol/L,更优选地0· 01-0. 05mol/L〇
[0216] 使用的盐的量还优选地为约0. 1至lmmol/g处理的膜和任选地处理的膜支承体。
[0217] 有利地,包含Mn+离子的溶液可以是在水中或在醇(如甲醇)中的溶液或者在水和 一种或多种醇的混合物中的溶液。
[0218] 有利地,这种包含Mn+离子的溶液可以是溶液,如[Μ (H 20) 6] (:12在甲醇中的溶液,其 中M优选地是Ni、Fe或者Co,或[M (H2O) 6] (:13在甲醇中的溶液,其中M是Fe,M (BF 4) 2在甲 醇中的溶液,其中M是例如Cu。
[0219] 该接触,其还可以被定性为该膜和该膜支承体的浸渍,通常在环境温度进行通常 为4至96小时的时间段。
[0220] 这种接触可以以静止模式进行实施,优选地在搅拌下进行,在这样情况下它的持 续时间通常为12至96小时,或以动态模式,在这样情况下,它的持续时间通常为4至24小 时。
[0221] 在完成这种接触时,获得膜和膜支承体,其中Mn+阳离子经由有机金属键或者配位 键与该接枝体的结合官能团连接。
[0222] 因此,在乙二胺(参见图1和3)的情况下,在氮原子之一和Mn+阳离子之间形成键 (参见图1和3),和在吡啶的情况下,在该环的氮和M n+阳离子之间形成键。
[0223] 当完成接触时,膜和膜支承体通常从溶液中取出。
[0224] 在动态模式中,不从该溶液该中取出膜和膜支承体而是在给定时间,例如Ih期间 直接地实施洗涤。
[0225] 然后,洗涤该膜和膜支承体一次或多次,例如1至3次,优选地使用与在Mn+溶液的 溶剂相同的溶剂,如水或者甲醇。
[0226] 这种洗涤操作允许除去多余金属盐并且获得具有完美地确定的组成的稳定产品。
[0227] 随后使已经与如上所述的金属阳离子Mn+起反应的膜和膜支承体与络合物 Catx[M'(CN)mr(其可以任选地被称为盐),例如Kx[M'(CN) mr(参见图1和3)的溶液接 触。
[0228] 这种溶液是在选自以下的溶剂中的溶液:水,醇和它们的混合物,例如水和一种或 多种醇的混合物。
[0229] 优选的溶剂是超纯水。
[0230] 该接触(其还可以被定性为该膜和该膜支承体的浸渍)通常在环境温度进行并且 它的持续时间通常为2至96个小时。
[0231] 这种接触可以以静态模式进行进行,优选地在搅拌下进行,在这样情况下它持续 时间通常为12至96个小时,或以动态模式,在这样情况下,它持续时间通常为2至24个小 时。
[0232] 该络合物通常满足以下式:
[0233] (Cat)xW (CN)m],其中M'、m和x具有上面已经给出的含义,和Cat是通常选自 碱金属Alk(如K或者Na)的阳离子、铵阳离子、季铵,如四丁铵("TBA")和磷鑰阳离子,如 四苯磷鑰("PPh 4")。优选的络合物是式KX[M'(CN)m]的络合物。
[0234] 可以进行使用的其它络合物是式[N(C4H9)4] X[M'(CN)J的络合物,如式 [N(C4H9)4] 3 [M'(CN)J 的络合物,如[N(C4H9) J 3 [Fe (CN) 6]、[N(C4H9) J3 [Mo (CN)8]和[N(C4H9) J 3 [Co (CN) 6]。
[0235] 该络合物或者盐的溶液,例如水溶液,以不同浓度进行使用,即盐或者络合物的浓 度通常是0. 001至lmol/L,优选地0. 001至0. 05mol/L。
[0236] 另一方面,使用的Caty[M'(CN)1Jt的盐或者络合物的溶液通常进行制备使得盐 或者络合物与由初始的膜和膜支承体形成的浸渍支承体的量的重量比优选地为0.1至 5mmol/g膜支承体。
[0237] 用这样的方式获得该盐或者络合物的阴离子部分[M'(CN)m]^例如[Fe(CN) 6]4^在 Mn+阳离子上的结合(参见图1和3),这种结合通过形成共价类型键而发生,该键根据该介 质是相对强的,这种结合通常是定量的,即所有的M n+阳离子进行反应。该结合因此不具有 随意特征。
[0238] 在这种接触后,通常从溶液中取出膜和膜支承体。然而这在动态模式中不是必要 的。
[0239] 然后,洗涤该膜和膜支承体一次或多次,例如1至3次,优选地使用与盐或者络合 物的溶液的溶剂相同的溶剂,如甲醇或者超纯水。
[0240] 这种洗涤操作的目标是除去还没有连接在Mn+阳离子上的[M'(CN) 和络合 物,并且允许获得其中不再存在任何游离的、未结合的、可以被释放的[M'(CN)1Jt的膜。
[0241] 使膜和膜支承体与Mn+金属阳离子接触和在接触后使用[M'(CN) mr (例如[M'(CN) J3)的盐或者络合物的溶液洗涤该膜和膜支承体(一次或多次)和洗涤(一次或多次)的 步骤系列可以实施仅仅一次或它可以进行重复通常1至10次,例如1至4或者5次(参见 图1和3);因此可以获得纳米颗粒尺寸的完美调节。
[0242] 连接在阴离子交换聚合物上的无机结合剂的重量含量,即不可溶的金属六氰合高 铁酸盐的的重量含量通常为相对于该膜和任选的膜支承体的重量的1至10%,例如3%。
[0243] 本发明的支承膜可特别地但不唯一地用在用于使至少一种金属阳离子和固体颗 粒从在其中包含它们的液体介质中分离的方法中,其中使液体介质流与如上所述的支承膜 的跟支承体相反一侧的第一面接触,在该支承膜的两个相反面之间施用压差,由此该液体 介质物流的第一部分穿过该支承膜,在该支承膜的第二面上进行收集并且形成贫含金属阳 离子和固体颗粒的渗透液或者滤液;该液体介质物流的第二部分不穿过该支承膜,在该支 承膜的第一面上进行收集并且形成富集固体颗粒的持留物或者浓缩物;该金属阳离子被固 定在该无机固体多孔膜的孔隙的内部和任选地在无机固体多孔支承体的孔隙的内部。
[0244] 本发明方法具有所有的在该方法中使用本发明的支承膜所固有的优点。这些优点 大部分已经在上面进行阐述。
[0245] 本发明方法允许在仅仅使用本发明的支承膜实施的单步中,单一简单的操作中实 施金属阳离子和固体颗粒的同时分离,而在现有技术方法中需要进行两个在不同装置中的 分开的连续操作以分别地分离固体颗粒和金属阳离子。
[0246] 本发明方法因此不具有现有技术方法的缺点并且为由现有技术方法产生的问题 提供解决方案。
[0247] 本发明的膜,由于它们在结合金属阳离子方面的优异性质,如优异的交换能力,优 异的选择性,高反应速度,和在过滤固体颗粒方面的优异性质,进行特别适合用在这种方法 中。
[0248] 使用减少量的无机结合剂(如不可溶的六氰合高铁酸盐)获得这种优异的阳离子 结合效率。
[0249] 可以使用本发明的方法和使用本发明的支承膜进行处理的液体介质如溶液,特别 地水溶液是非常多样的,并且甚至可以包含例如腐蚀剂,酸等,这是由于本发明的膜的优异 化学稳定性。
[0250] 本发明的支承膜特别地可用于在非常更宽的pH范围内。例如,可以处理具有例如 0. 1-3M浓度范围的硝酸水溶液,和最高至pHll的酸性或者中性溶液等等。
[0251] 在本发明方法中能进行固定的阳离子可以是任何金属阳离子。通常这种金属阳离 子在该液体介质如溶液中的溶解形式存在。
[0252] 术语"金属"还包括同位素,特别地所述金属的放射性同位素。
[0253] 优选地,该阳离子是选自以下元素的阳离子:11、?6、(^、&)、1?11、48和其同位素,特 另Ij地放射性同位素,其中可以提到^^^&^^^严&^&严^'^'^^该金属阳离子 特别地是铯Cs+阳离子,更特别地阳离子 134Cs+和137Cs+或者铊Tl 2+。
[0254] 本发明的支承膜的一种优选用途因此是放射性铯的固定,该放射性铯贡献了核工 业液体的大部分γ放射性,并且通过六氰合高铁酸盐进行选择性地固定。
[0255] 阳离子(一种或多种)的浓度可以在非常宽的范围内改变:例如,对于其每种,它 可以为〇· 1皮克至l〇〇mg/L,优选地0· 01mg/L至10ng/L。
[0256] 该固体颗粒通常具有0. 1微米至10微米的尺寸并且它们可以具有任何形状。
[0257] 根据这些颗粒的尺寸选择该膜孔隙的尺寸,使得它们可以通过膜被保留。
[0258] 固体颗粒的组成取决于待处理的废液并且可以是极其不同的。
[0259] 通常,所述固体颗粒是无机颗粒,特别地金属或者准金属氧化物的颗粒,例如铁、 镇、猛的氧化物等等。
[0260] 用本发明方法待处理的溶液优选地是水溶液,其除待固定的一种或多种阳离子和 固体颗粒之外,还可以以可达到2mol/L浓度包含其它在溶液中的盐,如NaNO 3或者LiNO 3或 者Al (NO3)3,或者任何碱或者碱土金属的其它可溶盐。如上所指出,该溶液还可以包含酸, 碱,甚至有机化合物。
[0261] 待处理的溶液还可以是在纯有机溶剂(如乙醇(无水酒精)、丙酮等)中、在这些 有机溶剂的混合物中或者在水和一种或多种这些能与水混溶的有机溶剂的混合物中的溶 液。
[0262] 本发明的膜因此具有能够处理不能用有机树脂进行处理的溶液的优点。
[0263] 这种溶液可以由加工液体或者工业废液或者其它可能来自核工业和核电站或者 任何其它与核相关的活动的废液组成。
[0264] 在核工业、使用放射性核素(其可以使用本发明方法进行处理)的核电站和活动 的各种液体和废液中,可以提到例如核电站冷却水,与放射性同位素接触的任何各种废液, 如所有的洗涤水、树脂再生溶液等等。
[0265] 然而,显然地,本发明方法还可以用于其它活性领域中,无论是否是工业或其它 的、非核的。
[0266] 这样,六氰合高铁酸盐选择性地固定铊和这种性质可以用在来自水泥厂的废液的 净化中以减少或者除去这种元素的排出物和排放物,它们是为强烈有毒物。
[0267] 为了实施本发明方法,可以使用死端式过滤技术但是优选使用交叉流过滤,其限 制固体颗粒在该膜的表面上的积累现象,因
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